从跨洋电报走向电话
1956年9月25日,第一套跨大西洋海底电话电缆系统TAT-1投入服务,连接苏格兰与纽芬兰,并经加拿大的接续设施通往北美电话网。十九世纪的海底电报已经能传递文字,但电话需要在较宽频带中连续传送语音波形;不能仅把听筒接在旧电报线上,就获得清晰的跨洋通话。
此前跨洋语音主要依靠无线电,传播条件会影响服务。TAT-1要提供一个更稳定的有线通道,并能接入英国、加拿大和美国已有的网络。设计、铺设与业务开通分别发生于不同阶段;本节点以正式开通日期为锚点。
跨海主线与陆上接续
工程由美国电话电报公司及贝尔电话实验室、英国邮政部门和加拿大海外电信公司合作推进。1953年签订联合建设安排后,各方把自己的设备经验与国内网络结合起来。目标是让伦敦至纽约、伦敦至蒙特利尔的通话穿过同一套国际干线,而不只是两座海岸站之间互相听见声音。
主要深海段从苏格兰奥本附近通向纽芬兰克拉伦维尔。信号再经过纽芬兰陆上段到特伦斯维尔,横越卡伯特海峡到新斯科舍的悉尼矿区,随后进入加拿大的陆上通信系统。不同地形使用不同设施,因此整条路线既有深海电缆,也有较浅海域的电缆和陆地接续,不能把一段海图上的连线当成全部工程。
两根深海电缆组成双向通话
北大西洋主段使用两根电缆,分别承担一个方向的传输。两端用户同时说话和收听时,去程与回程信号沿各自电缆前进,再由岸站设备与电话网衔接。初期系统提供三十六个语音频带通道,其中既有分配给伦敦—纽约、伦敦—蒙特利尔的电话电路,也有用于电报等窄带业务的安排。
多路通话通过载波设备分别占用不同频率区间,共用电缆的有效频带,接收端再把它们分离。这样,一根电缆不必只服务一对电话。然而,各路信号经过同一串放大器,放大器的噪声、失真和增益变化都会影响通话质量,系统设计必须为整条长链路设定共同指标。
让放大器在深海长期工作
信号沿电缆传播会逐渐衰减,沿途必须有中继器放大。每根跨洋主电缆装有五十一只单向中继器。贝尔系统采用能够弯曲的细长结构,便于随电缆通过铺设设备;卡伯特海峡较浅水域则采用英国邮政部门发展的双向刚性中继器,使该段能够用一根电缆承担两个方向。
当时放大依靠电子管。装置沉到深海以后,换一只元件也可能需要出动维修船,因而材料纯度、密封、制造一致性与寿命试验都成为核心要求。中继器还需要由岸上沿线路供给电力,岸站因此不仅负责接续电话,也要维护供电和监测条件。
可靠性是整套系统的属性:海底电缆的机械强度、绝缘、接头和中继器同样重要。1957年的工程论文分别讨论总体性能、北大西洋系统设计、海缆制造与敷设,反映出这些工作由不同专业团队完成,而又必须在开通前共同通过检验。
铺设、运营与后来的影响
英国“君主号”铺缆船利用1955年和1956年天气较适宜的季节,先后铺设两根深海主电缆。航线选择需要考虑海底条件和上岸位置,船上作业则要控制电缆放出与张力,并在铺设中保持电气检测。论文还记录了纽芬兰跨越布林半岛颈部的埋设线路,显示工程困难一直延续到岸上接续。
投入服务以后,国际运营者必须协调电路分配、测试和故障处理。TAT-1把跨洋语音从主要依赖无线电,推进到由海底放大链路提供长期业务的阶段。后来的海缆容量远远扩大,但耐压密封、逐段检验、寿命设计与跨国接续等问题,已经在这套1956年的系统中成为完整的工程责任。